Modelo Atómico de Chadwick

El modelo atómico de Chadwick es una predicción de la estructura atómica que afirma la existencia de una partícula de carga neutra llamada neutrón que, junto al protón, forma el núcleo del átomo. Los postulados principales promovidos por quién descubrió el neutrón incluyen:

• La existencia de una partícula de carga neutra, bautizada como neutrón, colocado como pieza clave para explicar la estabilidad y la masa de los núcleos atómicos.
• El núcleo atómico está compuesto por neutrones y protones concentrándose en esta región la mayor parte de la masa del elemento.

Chadwick aceptó la idea propuesta por Rutherford de que los electrones eran partículas que describían órbitas con diferentes niveles de energía alrededor del núcleo, dejando la mayor parte del átomo vacío.

Esta última teoría fue ampliada por quien descubrió el neutrón para explicar la estabilidad atómica. En ausencia de la nueva partícula, los estudios hasta el momento no eran capaces de explicar porque los electrones no se precipitaban hacia el núcleo, o que las cargas de los protones no daban problemas para conservar la integridad material. Esta incógnita quedo resuelta con la propuesta de Chadwick. A continuación, se resaltan algunas características importantes de este modelo atómico.

Dentro de las aportaciones más importantes del modelo de Chadwick está la existencia del neutrón, una partícula indispensable para conservar la estabilidad del átomo, actuando como un pegamento nuclear para impedir la repulsión electrostática provocada por los protones del núcleo, así como la conservación orbital de los electrones. Además, el neutrón permite explicar los valores de la masa atómica de un elemento químico que difiere del valor que se le atribuye al número atómico.

Por otra parte, al tratarse de una partícula subatómica sin carga, el neutrón apenas pierde energía en los procesos de radiación a otros materiales. Como consecuencia, su nivel de penetración supera a cualquier otra partícula subatómica. La utilidad de esta condición física queda demostrada en el experimento de Joliot – Curie que incentivó la búsqueda de una teoría nueva que no dejara fuera las leyes de conservación de la energía y el momento en sustancias como la parafina.

En otros casos, como los procesos de fisión y fusión nuclear, la existencia de los neutrones adquiere una importancia relevante. Al final, la mayor capacidad de penetración facilita ambos procedimientos

• En los reactores de fusión, los isótopos ligeros del hidrógeno, como el deuterio y el tritio, se utilizan como combustible. Durante las pertinentes reacciones químicas, los núcleos de deuterio y tritio se combinan para formar un núcleo de helio y un neutrón. El neutrón liberado mantiene la reacción de fusión, ya que puede interactuar con otros núcleos y provocar más reacciones del mismo tipo.
• Cuando se trata de un proceso de fisión nuclear, un núcleo pesado como el uranio-235, captura un neutrón, formando un núcleo compuesto inestable que se divide en dos o más fragmentos, liberando energía. A su vez, expulsan más neutrones que se encargan de iniciar nuevas reacciones de fisión al interactuar con otros núcleos de uranio-235 cercanos, de manera similar a la descomposición en cadena del ozono debido a los CFC.

Por supuesto, existen sistemas para controlar la producción de neutrones y obtener energía de las centrales nucleares de manera controlada y segura. Después de someterlos a estos procesos, los neutrones se transforman en partículas de alta energía que puede utilizarse en la producción de electricidad, entre otros fines. Las contribuciones a la ciencia de quién descubrió el neutrón tiene numerosas aplicaciones en el campo de la tecnología y la industria.

El descubrimiento del neutrón permitió ampliar la comprensión de la materia. James Chadwick comenzó sus investigaciones en el laboratorio de Ernest Rutherford, donde su modelo atómico ya había establecido la existencia de un núcleo atómico compuesto principalmente de protones.

Sin embargo, Rutherford no pudo responder a la incógnita sobre la estabilidad del núcleo. Hasta el momento, se pensaba que la repulsión entre los protones cargados positivamente debería haber causado que los núcleos fueran inestables. Fue entonces, cuando James Chadwick propuso su teoría al respecto.

Su experimento más famoso consistió en bombardear una fina lámina de berilio con partículas alfa, y observó que se producían partículas neutras que podían penetrar un bloque de parafina. Además, determinó que estas nuevas partículas poseían masas similares a los protones y permitió entender y aplicar esos conocimientos a procesos tan importantes como la fusión y fisión nuclear. Estos fueron los inicios de aquel que sería recordado como quién descubrió el neutrón.

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James Chadwick fue un físico británico conocido por su destacada contribución al campo de la física nuclear y su papel en el descubrimiento del neutrón. Nació el 20 de octubre de 1891 en Cheshire (Inglaterra) y estudió física en la Universidad de Manchester bajo la tutela de Ernest Rutherford.

Después de completar sus estudios, Chadwick continuó trabajando con Rutherford, realizando experimentos que le condujeron de forma inevitable a su modelo atómico. Su contribución revolucionaria en 1932 no solo confirmó la existencia de esta nueva partícula subatómica, sino que proporcionó una explicación sólida para la estabilidad del núcleo atómico.

El trabajo de Chadwick tuvo un impacto significativo en la física nuclear y la investigación atómica, especialmente en el contexto de la Segunda Guerra Mundial, cuando sus conocimientos sobre la fisión nuclear se utilizaron en el desarrollo de la bomba atómica. Por sus contribuciones sobresalientes, Chadwick fue galardonado con el Premio Nobel de Física en 1935.

El modelo atómico de Chadwick marcó un hito fundamental en la comprensión de la estructura de los átomos. Su descubrimiento allanó el camino para desarrollos posteriores en la industria energética. Está claro que, quién descubrió el neutrón, ha dejado un legado innegable en la historia de la ciencia. En GEOenciclopedia, seguiremos enalteciendo el trabajo de estos pioneros de la física nuclear.

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